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目 录

1. 绪论 1

1.1 本文研究的目的和意义 1

1.2 ABS的研究概况 1

1.3 ABS控制常用方法 2

1.3.1 逻辑门限值控制 2

1.3.2 滑模变结构控制 2

1.3.3 PID控制 3

1.3.4 最优控制 4

1.3.5 模糊控制 4

1.3.6 神经网络控制 4

1.4 ABS系统模糊控制研究 5

1.5 本文的主要研究内容 5

2. 汽车ABS工作原理及数学建模 5

2.1 制动过程车轮受力分析 5

2.1.1 车轮受力分析 5

2.1.1.1 制动器制动力 6

2.1.1.2 地面制动力 6

2.1.1.3 地面附着力 6

2.1.1.4 、与之间的关系 6

2.1.2 汽车滑移率与附着系数的关系 7

2.2 车轮抱死时的运动状况分析 8

2.3 ABS的工作原理 9

2.3.1 ABS系统的组成 9

2.3.2 ABS系统的优点 10

3. ABS系统的数学建模与仿真 10

3.1 汽车ABS数学模型的建立 10

3.1.1 单轮车辆模型 10

3.1.2 车轮、轮胎模型 11

3.1.2.1 车轮模型 11

3.1.2.2 轮胎模型 12

3.1.3 制动系统模型 13

3.1.3.1 液压模型 13

3.1.3.2 制动器模型 14

3.2 Matlab/Simulink仿真简介 15

3.3 ABS系统的Matlab/Simulink仿真 17

3.3.1 轮胎模型仿真 17

3.3.2 制动模型仿真 18

3.3.3 滑移率模型仿真 19

3.3.4 单轮车辆模型仿真 19

3.3.5 不带ABS汽车制动仿真 20

4 ABS系统的模糊PID控制与仿真 20

4.1 PID控制 20

4.1.1 基本PID控制 21

4.1.2 PID控制器的分类 22

4.2 ABS系统PID控制的Matlab/Simulink仿真 22

4.2.1 保持，不变，改变 23

4.2.2 保持，不变，改变 24

4.2.3 保持，不变，改变 25

4.3 模糊控制 27

4.3.1 模糊控制系统原理 27

4.3.2 模糊控制器原理及结构 28

4.3.2.1 模糊控制器的结构 28

4.3.2.2 模糊控制器的组成 29

4.4 ABS系统模糊PID控制的Matlab/Simulink仿真 29

4.4.1 确定，，，，的论域 29

4.4.2 选取，和，，的语言变量 30

4.4.3 确定隶属函数 31

4.4.4 确定模糊规则 32

4.4.5 建立框图 33

4.4.6 模糊PID控制运行结果 34

5. 结论 35

参考文献 36

致谢 38

基于模糊控制算法的汽车ABS仿真研究

邵珂

, China

Abstract：Automobile anti lock braking system (ABS) is one of the standard configuration of the modern automobile safety device, it in the braking process real-time automatic adjustment of the wheel brake pressure, preventing the wheels from locking. In order to improve the braking effect of ABS, shorten the braking time and braking distance, improve the safety of driving, this paper combines fuzzy control with PID control method (proportional integral differential control), which is used in ABS system. Firstly the automobile braking system were stress analysis, the establishment of dynamic model of vehicle and tire, again according to the wheel lock when the motion of the analysis to establish mathematical model, including tire model, brake model, slip rate model and a single wheel vehicle model. Then the PID is applied to the ABS system, using the Simulink module of the Matlab software to simulate the model, according to the data of debugging the most suitable parameter (，，), small braking distance and reasonable slip ratio. At last, the fuzzy control and PID control are combined, the fuzzy control rules are set up, and the sliding rate is controlled by the computer in real time, which can achieve a better braking state.

Key words：The Anti Lock Braking System (ABS); Slip Ratio; PID Control; Fuzzy Control; Matlab Simulation

1. 绪论

1.1 本文研究的目的和意义

随着科学技术发展和人民生活物质水平的提高，人们越来越关注汽车制动的安全性。制动是汽车所具有的一种本质的属性，但是有时它会成为威胁人们生命安全的隐形杀手，所以对制动的研究也就至关重要了。

首先，我们需要了解汽车刹车的原理。当驾驶员在汽车行驶的过程中遇到了障碍物时，就会踩下制动系统，汽车通过驾驶员踩刹车的力的大小，调整刹车片对车轮的压力，从而达到刹车的效果。发生紧急状况时，驾驶员为了尽快停车，阻止碰撞，会采用大力刹车的方式，此时车轮会被锁死，发生滑动，汽车丧失行驶稳定性和转向控制能力，造成极大危害。

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